第一章流體流動習(xí)題卡答案.

1、第一章流體流動第一章習(xí)題1:某設(shè)備的真空表讀數(shù)為500mmHg,設(shè)備外環(huán)境大氣壓強為640mmHg,則 它的絕對壓強為Pa該設(shè)備的絕對壓強=640-500=140mmHg= 140X 133.32= 1.866X 104p& （2 分）第一章習(xí)題2:流體在圓形直管內(nèi)作滯流（層流）流動時，其速度分布呈 曲線，中心最大速度為平均速度的咅。此時摩擦系數(shù)入與無關(guān)，只隨卩大而。拋物線，2, & /d, Re,減小。（每個空1分，共5分）。第一章習(xí)題3:牛頓粘性定律表達式為,它只適用于流體。2 .T =卩或T =卩dy（ 2分）牛頓（1分）（共 3 分）第一章習(xí)題4:內(nèi)摩擦力是流體的表現(xiàn)，所以又稱為力或者

2、力粘性，粘滯，粘性摩擦（每空1分，共3分）第一章習(xí)題5:流體在圓形直管內(nèi)流動時，在湍流區(qū)則摩擦系數(shù)入與及有關(guān)。在完全湍流區(qū)則入與雷諾系數(shù)的關(guān)系線趨近于 。Re, & /d,水平（每空1分，共3分）第一章習(xí)題6:粘度的物理意義是 促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。（2分）第一章習(xí)題7:邊長為a的正方形管道，其當(dāng)量直徑 de為。2ade=4H=4 a（2 分）4a第一章習(xí)題8:在定態(tài)流動系統(tǒng)中，水連續(xù)地從粗圓管流入細圓管，粗管內(nèi)徑為細管的2倍。則細管內(nèi)水的流速為粗管內(nèi)流速的 咅。據(jù) U1，（d2）2=（納）2 =2=4 （2 分）U2 didi第一章習(xí)題9:流體在圓管內(nèi)流動時的摩擦阻力可分為和

3、種。局部阻力的計算方法有 和。直管阻力，局部阻力，阻力系數(shù)，當(dāng)量長度。（每個空1分，共4分）第一章習(xí)題10:在靜止的同一種連續(xù)流體的內(nèi)部，各截面上 亡與 亡之和為常數(shù)。位，靜壓。（每個空1分，共2分）第一章習(xí)題11:法定單位制中，粘度的單位為在cgs制中粘度的單位為，他們之間的關(guān)系是。2 3Pa - S；p 或 cp；1cp= 1 x 10 p= 1 x 10 Pa - S（每空1分，共3分）第一章習(xí)題12:開口 U型管壓差計是基于 理的測壓裝置，它可以測量管路中的或。流體靜力學(xué)任意截面表壓強真空度（每個空1分，共4分）第一章習(xí)題13:流體在管內(nèi)作湍流流動時，在管壁處速度為鄰近管壁處存在層，且

4、Re值越大，則該層厚度越零，滯流（或?qū)恿鳎﹥?nèi)?。ɑ蛐。┑谝徽铝?xí)題14:實際流體在直管內(nèi)流過時，各截面上的總機械能 恒。因?qū)嶋H流體流動時有0不，摩擦阻力。（每空1分，共2分） 第一章習(xí)題15:流體在一段裝有若干個管件的直管I中流過的總能量損失的通式為 它的單位為。| + y |2Z hf =人.u （2 分） J/Kg（1 分）共 3 分d 2第一章習(xí)題16:定態(tài)流動時，不可壓縮理想流體在管道中流過時各截面上 目等。它們是 和，每一種能量,但可以總機械能（1分）;位能、動能和靜壓能（2分）不一定相等（1分）；互相轉(zhuǎn)換（1分）第一章習(xí)題17:柏努利方程是以1Kg不可壓縮流體為基準推導(dǎo)出的，若用于可

5、壓縮流體時必須 符合的條件。P1 - P2P1X100% ： 20%.要求式中分母P1用絕壓(2 分)第一章習(xí)題18:判斷流體流動類型的是（）(A)Eu準數(shù)(B)Re準數(shù)(C)& /d(D) Pf（B）（1 分）第一章習(xí)題19: 流體在圓形直管內(nèi)作定態(tài)流動，雷諾準數(shù)Re= 1500,則其摩擦系數(shù)應(yīng)為（ ）（A）0.032（B） 0.0427（C） 0.0267（D）無法確定64 _ 64Re 1500= 0.0427應(yīng)選（B）（2分）第一章習(xí)題20:在法定單位制中，粘度的單位為（）（A）cp（ B） p（C） g/（ cm. s ）（D） Pas（D）（1 分）第一章習(xí)題21:在靜止流體內(nèi)部各

6、點的靜壓強相等的必要條件是（）（A）同一種流體內(nèi)部（B）連通著的兩種流體（C）同一種連續(xù)流體（D）同一水平面上，同一種連續(xù)的流體（D）（ 2 分）第一章習(xí)題22:在一水平變徑管道上，細管截面 A及粗管截面B與U管壓差計相連，當(dāng)流體流 過時，U管壓差計測量的是（）（A）A、B兩截面間的總能量損失（B）A、B兩截面間的動能差（C）A、B兩截面間的壓強差（D） A、B兩截面間的局部阻力（C）（ 2 分）第一章習(xí)題23:管路由直徑為57X 3.5mm的細管，逐漸擴大到108X 4mm的粗管，若流體 在細管內(nèi)的流速為4m/s。則在粗管內(nèi)的流速為（）4=1m/s（A） 2m/s （B） 1m/s（C） 0

7、.5m/s（D） 0.25m/su粗/d 細 2 . 50 21由ur珂100)=4應(yīng)選（B） （2分）第一章習(xí)題24:氣體在直徑不變的圓形管道內(nèi)作等溫定態(tài)流動，則各截面上的（）（A）速度相等（B）體積流量相等（C）速度逐漸減?。―）質(zhì)量流速相等（D）（ 2 分）第一章習(xí)題25:湍流與滯流的本質(zhì)區(qū)別是（）（A）湍流的流速大于滯流的（B）湍流的Re值大于滯流的（C）滯流無徑向脈動，湍流有徑向脈動（D）湍流時邊界層較?。– ）（ 2 分）第一章習(xí)題26:在阻力平方區(qū)內(nèi)，摩擦系數(shù)入（）（A）為常數(shù)，與Re, & /d均無關(guān)（B）隨Re值加大而減?。–）與Re值無關(guān)，是& /d的函數(shù)（D）是Re值與&

8、 /d的函數(shù)（C）（2 分）第一章習(xí)題27:流體在圓形直管中作滯流流動時，其直管阻力損失與流速u的關(guān)系為（ ）（A）與u2成正比（B）與u成正比（C）與u1.75成正比（D）與u0.55成正比hfu當(dāng)流體作滯流時,.詈誥代入可得應(yīng)選（B）（2 分）64卩 I u2 _64uH _32呼1 dud . 2 _ 2d2（ _ d2 ?第一章習(xí)題28：（判斷題）在計算突然擴大及突然縮小的局部阻力時，公式中的流速應(yīng)該用小管 中的流速。（）（V）（1 分）第一章習(xí)題29:（判斷題）氣體在圓管內(nèi)作定態(tài)流動時，其流速與管內(nèi)徑的平方成反比。（）（x ）（1 分）第一章習(xí)題30:（判斷題）不可壓縮的理想流體在管

9、道內(nèi)作定態(tài)流動，若無外功加入時，則流體 在任一截面上的總壓頭為一常數(shù)。（）（V ）（1 分）第一章習(xí)題31:（判斷題）流體在管道任意截面徑向上各點的速度都是相同的，我們把它稱 為平均流速。（）（x ）（1 分）第一章習(xí)題32:（判斷題）在同一種連續(xù)流體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓強都相等。（）（x）（1 分）第一章習(xí)題33:（判斷題）某定態(tài)流動系統(tǒng)中，若管路上安裝有若干個管件、閥門和若干臺 泵，則此管路就不能運用連續(xù)性方程式進行計算（）。（X）（ 1 分）第一章習(xí)題34:用U管壓力計測量管路中兩點的壓強差，其壓差值只與讀數(shù)R和兩流體的密度差有關(guān)，而與U管的粗細、長短無關(guān)（）o（V） （ 1 分

10、）第一章習(xí)題35:（簡答題） 流體的絕對壓強（實際壓強）、表壓強、真空度三者之間有什么 關(guān)系？用一個公式表示表壓強二絕對壓強-當(dāng)?shù)赝饨绱髿鈮簭姸?真空度。（3分）第一章習(xí)題36:（簡答題） 如何判斷靜止流體內(nèi)部兩點的壓強相等？在靜止的同一種連續(xù)流體內(nèi)部，處于同一水平面上各點的壓強都相等。（3分）第一章習(xí)題37:（簡答題）質(zhì)量流量Ws、體積流量Vs與流速u三者之間的關(guān)系如何？ 三者之間可以用一個公式表示為：Ws 八 / 二 uA（3 分）第一章習(xí)題38:（簡答題）氣體在管道中流過時常采用質(zhì)量速度 G來表達其流動情況。問：（1）其原 因是什么？ （ 2） G的表達式如何？（1） 由于氣體的密度是溫

11、度和壓強的函數(shù)，因此對氣體常采用質(zhì)量速度G來表 達其流動情況。（3分）（2）= Ws =u. Kg/（m2s） （2 分）A A共5分第一章習(xí)題39:（簡答題）何謂定態(tài)流動？在流動過程中，若系統(tǒng)的參變量不隨時間改變僅隨所在空間位置而變的流動稱為 定態(tài)流動。（4分）第一章習(xí)題40:（簡答題）（1）流體在管道中流動時，涉及哪些機械能？ （2）何謂流體的總機械能？（1） 涉及的機械能有位能、動能和靜壓能。（3分）（2） 以上三者之和稱為總機械能。（2分）（共 5 分）第一章習(xí)題41:（簡答題）（1）什么是理想流體？（2）引入理想流體的概念有什么意義？（1）流動時沒有阻力的流體，即總能量損失為零，稱這

12、種流體為理想氣體。（3分）（2）自然界中不存在理想流體，但引入這個概念可使復(fù)雜的流體流動問題得以 簡化。（3分）（共 6 分）第一章習(xí)題42:（簡答題）何謂（1）有效功（凈功）？（2）有效功率？（3）軸功率？（1） 在流動過程中，輸送機械對 1Kg流體所做的功稱為有效功（凈功）。以We表示，單位為J/Kg。（2分）（2） 單位時間內(nèi)輸送機械對流體所做的有效功稱為有效功率。以Ne表示，單 位為 W。而 Ne =We.ws （2 分）（3） 有效功率Ne與輸送機械的效率n的比值稱為軸功率。以N表示，單位為NeW。即 N 二 e（2 分）共6分第一章習(xí)題43:（簡答題）何謂總能量損失刀h? ？1Kg

13、流體在1-1/與2-2/兩截面之間流動過程中，因克服摩擦阻力而損失的能量稱 為總能量損失。（3分）第一章習(xí)題44:（簡答題）化工廠哪些計算要應(yīng)用流體靜力學(xué)基本方程式？ 主要應(yīng)用與以下三個方面：（1）壓強差與壓強的測量。（2）測量容器內(nèi)的液面位置（3）計算液封高度。（每問1分，共3分） 第一章習(xí)題45:（簡答題）扼要說明柏努利方程式和流體靜力學(xué)基本方程式的關(guān)系。靜止流體m = u2 =0,W3=0, hf1j =0。此時柏努利方程式即可化簡為靜力學(xué)基 本方程式。所以，靜力學(xué)基本方程式是柏努利方程式的一個特例。 （5 分） 第一章習(xí)題 46：（簡答題）應(yīng)用柏努利方程式時，衡算系統(tǒng)上、下游截面的選取

14、原則？答：選取原則為：1、兩截面一定要與流動方向相垂直。 （1 分）2、流體必須充滿兩個截面間的空間（ 1 分）3、所選的截面上各物理量除待求的外，必須是已知或可以算出的。 （2 分）4、計算輸送機械有效功時， 兩個截面應(yīng)選在輸送機械的兩側(cè)范圍內(nèi)。 （2 分） 第一章習(xí)題 47：（簡答題） 在化工廠中，柏努利方程主要應(yīng)用于哪些方面？1、確定管道中流體的流量2、確定設(shè)備間的相對位置3、確定輸送機械的功率4、確定管路中的壓強或壓強差5、簡單管路、分支管路、并聯(lián)管路的計算。（每個“方面”給 1分，共 5分） 第一章習(xí)題 48：（簡答題） 液體及氣體的粘度隨溫度、壓強的變化情況如何？1、液體粘度隨溫度

15、升高而減小，氣體則相反。 （2 分） 2、液體粘度基本上不隨壓強而變，除了極高及極低的壓強外，氣體粘度幾乎不 隨壓強而變。（2 分）第一章習(xí)題 49：（簡答題） 滯流和湍流在內(nèi)部質(zhì)點運動方式上有何本質(zhì)區(qū)別？（1） 滯流時流體質(zhì)點作平行于管軸的直線運動，各質(zhì)點互不干擾， （2 分），（2） 湍流時流體質(zhì)點作不規(guī)則的雜亂運動、 遷移和碰撞， 沿管軸向前運動的同 時還有附加的脈動運動。 （3 分）第一章習(xí)題 50：（簡答題） 何謂滯流內(nèi)層？答：由于在管壁附近流體速度很小， 且湍流時管壁處速度也為零， 故離管壁很近 的一薄層流體運動必然是滯流，這層流體稱為滯流內(nèi)層。 （5 分） 第一章習(xí)題 51：（簡

16、答題） 何謂閥門或管件的當(dāng)量長度？ 答：將流體流經(jīng)閥門、 管件等處的局部阻力折合為相當(dāng)于 le 長度的等徑的直管阻力，把le稱為閥門或管件的當(dāng)量長度。（4分）第一章習(xí)題 52：（計算題）空氣中各組分的摩爾分數(shù)為： 0.21 O2、0.78 N2、0.01 Ar。（1 ）求標準狀況下空氣的平均密度P 0;（2）求絕對壓強為3.8X 104Pa溫度為20C時空氣的平均密度p ;比較兩 者的結(jié)果。解：（1）求空氣的p 0：已知 M02=32， Mn2=28， MAr=40。單位均為 kg/kmol。 先求出標準狀況下空氣的平均密度Mm :Mm= M 02? x 02+ M n2? x N2+ M A

17、r? x Ar=32X 0.21+28X 0.78+40X 0.01 =28.96kg/kmol （2 分）鬻二1013293亦（2 分）3.8 104 273（2）求3.8X 104Pa 20E時空氣的平均密度p : 訂巴0 =1.293 蘭 斗 竺 0.452kg/m3 （2 分）P0T101.33 如03 匯（273 + 20）由計算結(jié)果可看出：空氣在標準狀況下的密度與其在 3.8X 104Pa 20T狀態(tài) 下的密度相差很多，故氣體的密度一定要標明狀態(tài)。（1分）（共7分）試題：苯和甲苯混合液中含苯0.4 （摩爾分數(shù)），試求該混合液在20C時的平均密 度p m （從手冊中已查出時苯和甲苯的

18、密度分別為p苯=879kg/m3及p甲苯二867kg/m3）解：（1）先將已知的摩爾分數(shù)換算成質(zhì)量分數(shù)x 苯=0.4 可得 x 甲苯=1-0.4 = 0.6（1 分）兩組分的摩爾質(zhì)量分別為：M苯=78kg/kmol, M甲苯=92kg/kmol可得x甲苯甲苯0.4乂780.4 78 0.6 92-0.3 6 1（2 分）:甲苯=1一：苯=1 0.361 =0.639 （1 分）（2）求 p m?m二苯甲苯苯 ”甲苯宓.宓=871.29仙3（ 2分）（共6分）879867第一章習(xí)題53：水在附圖所示的水平管內(nèi)流動，在管壁A處連接一 U形管壓差計，指示液為汞， 密度為13600kg/m3，U形管開

19、口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的壓 強可忽略不計），當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a為101.33Pa水的密度取1000kg/m3,其它數(shù)據(jù) 見附圖，求A處的絕對壓強為多少 Pa?解：（1）取U形管中處于同一水平面上的 B、C、D三點，根據(jù)等壓點的判定條件 可得到Pb=Pc，Pc=Pd，于是可得Pb=Pc=Pd （ 2分）（2）根據(jù)靜力學(xué)基本方程式可得：PD=Pa+R pgg=Pa+0.25pgg=PB（2 分）PA=PB+h p20g=PD+ h p2Og = Pa+0.25pHgg+0.20 p20g（2 分）于是A處的絕對壓強：Pa=101330+0.25 K3600 9.81+0.20 1000

20、 9.81=136646Pa=136.646kPa（2 分） （共 8 分）第一章習(xí)題54:在蘭州操作的苯乙烯精餾塔塔頂?shù)恼婵斩葹?.26 104Pa,問在天津操作時，如果維持相同的絕對壓強，真空表的讀數(shù)應(yīng)為多少？已知蘭州地區(qū)的大氣壓強為 8.53 104Pa,天津地區(qū)的大氣壓強為101.33kPa。解：（1）根據(jù)蘭州地區(qū)的條件，先求出操作時塔頂?shù)慕^對壓強絕對壓強二當(dāng)?shù)卮髿鈮?真空度=8.53 104-8.26 104=0.27 X04Pa（2 分）（2）在天津操作時，要維持相同的絕壓，則真空度=當(dāng)?shù)卮髿鈮?絕對壓強=101.33 103-0.27 104=98.63 103Pa（2 分）（共

21、 4 分）第一章習(xí)題55：右圖所示的開口容器內(nèi)盛有油和水，油層高度h1=700mm，密度 P=800kg/m3，油水交界面至底部測壓口中心的距離h2=600mm，密度 P=1000kg/m3,圖中B與B A與A在同一水平面上。（1）判斷下列兩關(guān)系是否成立：pa=pa，pb=pb，為什么？（2）求玻璃管內(nèi)水的高度ho解：（1）Pa=Pa可以成立。因A與A兩點在靜止的、連通的同一流體內(nèi)，并且在同 一水平面上。（2分）而PbMP,因B與B兩點雖在靜止流體的同一水平面上，但不是連通的同 一種流體中。（2分）（2）求 h0在測壓口處平面找出C與C兩點（見附圖），很明顯Pc=Pc （符合等壓點的 四個條件

22、）（1分）Pc=Pa+ h pg+ h2pg （1 分）而 Pc= Pa+hpg （1 分）因 Pc=Pc 故可得：Pa+ hi pg+ h2 pg = Pa+hpg代入已知數(shù)據(jù)可得：0.7 800+0.6 X000=1000h h=1.16m（2 分） （共 9 分）第一章習(xí)題56:本題附圖所示，流動條件下平均密度為1.1kg/m3的某種氣體在水平管中流過，1-1截面處測壓口與右臂開口的U管壓差計相連，指示液為水，圖中，R=0.17m, h=0.3m。求1-1截面處絕對壓強P1 （當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a為101.33kP）1廠默1i rpJ.丿TI1r*.A1Lr/解：取圖中等壓面A-A則有：Pa=

23、Pa（1 分）而 Pa=P1+ （h+R） P氣 g （1 分）PA=Pa+R p水 g （ 1 分）聯(lián)立兩式并整理可得：pi= Pa +r（ p水-p氣）g -h p氣g （ i 分）因p氣vv p水，故上式可以簡化為：3PiP+RP水g =101.33 憶3+0.17沐0009.81=102998 Pa （絕對壓強）（2分）（共6分）第一章習(xí)題57:如附圖所示，減壓下的水蒸氣送入冷凝器1中，與由上方進入的冷水相遇而 冷凝，因水處于減壓狀態(tài)，必須靠重力作用才能自動通過氣壓管 3排出。氣壓管 3應(yīng)插在水封槽4中，在排出冷凝水的同時，又可防止外界空氣漏入設(shè)備內(nèi)。已 知真空表2上的讀數(shù)為7.8 1

24、04Pa,圖中P1為冷凝管內(nèi)的絕對壓強。求：氣壓管 中水上升的高度h。水HI氣巴* 1 1 Ph解：以水封槽4的水面作參考面。于其上取點2及點2點2取在水封槽水面上, 點2取在氣壓管內(nèi)與水封槽水面等高處。故 P2=P2（1分）而P2=Pa （ 1分）P2=P1+ hP水g （ 1分）聯(lián)立可得：Pa=P1+ hP水g （ 1分）而P1=Pa-7.8杓4 （ 1分）代入后可得：44Pa=Pa- 7.8 1%4+h p水 g =Pa-7.8 104+h X1000 9.81可求出 h=7.8 為04/1000/9.81=7.951m （2 分）（共 7 分）第一章習(xí)題58:某車間輸水管路為 60x

25、3.5m的鋼管，流速為4m/s，因生產(chǎn)情況有變動， 預(yù)使流速減至2.5m/s左右，而用水量不變。擬采用兩個改進方案：（1換一根 粗管；（2）增加一根管子。求兩種方案各應(yīng)選用管子的型號。解：（1）換一根粗管。體積流量 Vs不變，vs =比A）= u2 A2 =（1分）(1 分)體積流量為：vs(0.053)2 4 d粗2 2.544所換一根粗管的直徑d粗4 (0.053)2 丫 25=0.067m。可選用附錄23中（一）無縫熱軋鋼管，規(guī)格為 76x 3.5mm （2分）（2）增加一根管子。Vs不變，總體積流量為兩根管子內(nèi)體積流量之和，用d增表示所增加管子的內(nèi)徑。（1分）vs （0.053）2 4

26、（0.053）2 2.5 d增 2.5 （2 分）444可解出 d增二 4（0.053）2一2.5（0.。53）2 =0.041m?？蛇x用附錄23中（一） ：2.5無縫熱軋鋼管，規(guī)格為 50x 3.5mm （2分）（共9分）第一章習(xí)題59:溫度為27C的氮氣流過內(nèi)徑為150mm的管道，入口處壓強為150kPa；出口 處壓強為120kPa,其流速為20m/s。求質(zhì)量流速G kg/ （m2 s）和入口處流速u 入。（氮氣在管道內(nèi)的流動可按等溫流動處理）解：由于氣體的密度是溫度和壓強的函數(shù)， 所以要分別求入口和出口的密度。（1） 求質(zhì)量流速G。 入口處N2：:入=150kPa， 匚二 PM 150

27、281.684 kg/m3（2 分）RT 8.315 300 出口處N2：:出 150kPa，t出二PM 120 281.348 kg/m3（1 分）RT 8.315 300 質(zhì)量流速GoG 二u出出=20 1.348= 26.96kg/（m2 C） （2 分）（2） 求 u .u .= = 26.96 = 16.01m/s /1 分）（共 6分）P扎 1.684第一章習(xí)題60:實驗室為了控制流動為定態(tài)流動，采用帶溢流裝置的高位槽。（如本題附圖）槽內(nèi)水經(jīng) 89X 3.5mm的管子送至密閉設(shè)備內(nèi)。在水平管路上裝有壓強表，讀數(shù) 為6X 104p&已知由高位槽至壓強表安裝的截面間總能量損失105/k

28、g。每小時需要水2.85X 104kgo求高位槽液面至壓強表安裝處的垂直距離h。解：（1）取高位槽水液面為1-1截面，壓強表安裝位置為2-2截面，以水平管的 中心線為基準水平面，如圖中所示。（3分）（2）可列出柏努利方程：zig2 2才-We 二 Z2g 號 f “2（2 分）各量確定如下：zi=h （待求值），Z2=0， Pi=0 （表壓），P2= 6X 104Pa （表壓），uiM0U2可求出，We= 0（ 2分）（3）求 U :取水=1000kg/m3，而 d? =89-2 3.5=82mm = 0.082m2.85 104（2 分）可得乙=7.250m（2 分）氏二丄二，600 100

29、0 =1.5m/s A2 P -（d2）2-（0.082）244（4）將以上各值代入柏式，可求出z仁24（1 5）26 咒 1049.81z10 0 0 = 06102 1000（共11分）第一章習(xí)題61:某車間的輸水系統(tǒng)如右圖中（1）所示，已知出口處管徑為 44X 2mm圖中 所示管段部分的壓頭損失為 3.2 X出2/2g，其它尺寸見圖。（1）求水的體積流量 vh； （2）欲使水的體積流量增加20%，應(yīng)將高位槽水面升高多少米？（假設(shè)管路 總阻力仍不變）已知管出口處及液面上方均為大氣壓，且假設(shè)液面保持恒定。解：（1）求Vh 取高位槽水面為1-1截面，水管出口為2-2截面，以地面為基準水平面 分

30、） 在兩截面間列1N流體為基準的柏努利方程：（2 分）各量確定如下：zi=8m, Z2=3m, ui M0 U2 可求出（待求量）2Pi=P2=0 （表壓），He=0, Hf =3.2 U（2 分）2g 求U2及Vh。將以上各值代入柏式可求出U2 （即U 出）2 28 0 0 0 =3 出 0 3.2 出 可得：U22=23.36,29.8129.8123U=4.83m/s （2 分）而 vh=0.04）漢 4.83 漢 3600 = 21.84 m/h （1 分）4（2）當(dāng)總阻力不變時，要是水量增加 20%,（管徑也不變），實際上是增大水 的流速，即U2 =1.31.2 X.83=5.8m/

31、So設(shè)a-a截面與1-1截面的高差為h。圖中（2）所示 在a-a與2-2截面間列出柏式：（2分）2 詈 Hf代入各值可得:8 h =3 （1 3.2）（U2）22 9.81=3 4.2（5.8）22 9.81解出 h=2.20m（2 分）（共14分）第一章習(xí)題62：附圖所示，密度與水相同的稀溶液在水平管中作定態(tài)流動，管子由 38x2.5mm逐漸擴至 54x 3.5mm。細管與粗管上各有一測壓口與 U型管壓差計相連，已知 兩測壓口間的能量損失為2J/kg。溶液在細管的流速為2.5m/s，壓差計指示液密 度為1594kg/m? = 1000kg/m，P1-P2 待求。（1 分） 求u2,可用連續(xù)性

32、方程：.d、20.033、2U2=U1（dT）=2.5（詼）T23m/s（2分） 將已知量代入柏式，可求出P1- P2。求（1）U管兩側(cè)的指示液面哪側(cè)較高？（ 2）壓差計讀數(shù)R。解：（1）要判斷U管兩側(cè)的指示液面高低，實質(zhì)上是求（Pi-卩2）或（P2-Pi） 值。 （1分） 取兩測壓口截面分別為1-1及2-2截面，以管中心線為基準水平面，如圖中所 示。（3分） 在兩截面間列出柏式：zgT 22U2P23hf1（2 分）各量確定如下:Z1=Z2=0，we= 0， U1 = 2.5m/s，Zhf1 = 2J/kg, U2可求出,2 2U2-山2）=1000（1.23）2 -（2.5）222） =

33、- 368.6PaP1- P2為負值，即P2 P1說明壓差計左側(cè)的指示液面高于右側(cè)（如圖所示） 分）（2）求 R（1分），代入已知值可得:368.6 =（1594 -1000） 9.81R求得R =0.0633m =63.3mm，即兩側(cè)的指示液面相差 63.3mm （2分）（共14分）第一章習(xí)題63:用泵將出水池中常溫的水送至吸收塔頂部，水面維持恒定，各部分相對位置如圖所示。輸水管為 76x 3mm鋼管，排水管出口與噴頭連接處的壓強為6.15 X04Pa（表壓），送水量為34.5m3/h,水流經(jīng)全部管道（不包括噴頭）的能量 損失為160J/kg。水的密度取1000kg/m3。求：（1）水在管內(nèi)

34、的流速（2）泵的有效功率（kw）26m2 舎2i/ I34.5解：（1）求 u: u =TV3600=2.49 m/s （1 分）d2（0.070）244（2）求 Neo 取水池液面為1-1 截面，且定為基準水平面，取排水管出口與噴頭連接處為2-2截面，如圖所示。（3分） 在兩截面間列出柏努利方程：z1gu22 P2 WeFg匚 2嘰（2 分）各量確定如下：Z1=0，z2=26m，U1Q藝h-2=160J/kg（1 分） 將已知量代入柏式，可求出 We4U2=u=2.49m/s， P1 表=0，P2表=6.15 X0 Pa,We pg2-U22九2 =26 9.81（249）2 615 104

35、2 1000160= 479.66 J/kg（2 分） 求Ne。34 5s=VsP=勺000 =9.583 kg/s （1 分）3600而 Ne =we 啲s =479.669.583 =4596.7 w 4.597 kw （2 分） （共 12 分）第一章習(xí)題64:質(zhì)量濃度為16200kg/h的25%氯化鈉（NaCI）水溶液在 50x 3mr1的鋼管中 流過。已知水溶液的密度為1186kg/m3，粘度為2.3 X0-3Pas。求（1）判斷該水 溶液的流動類型。（2）計算在滯流時的最大流速Umax滯。解：（1）算出Re準數(shù)后即可判斷流動類型sA7162003600二 2.497 ： 2.5 m

36、/s （1 分）兀2-（0.044）2 1186 Rd = 0.044 2.5 J86 二 56722（2 分）流型為滯流 （1 分）42.3S0（2）求 Umax滯滯流時，Re準數(shù)最大值為2000,相應(yīng)的流速即為Umax滯 （1分）Re氣空（1分）代入已知值后0.044 1186 Umax 滯2.3 10=2000 ,解得 umax 滯=0.088 m/s（1分）（共7分）第一章習(xí)題65:粘度為 0.075Pas，密度為 900kg/m3的某種油品，以 36000kg/h的流量在 114X 4.5m的鋼管中作等穩(wěn)定態(tài)流動。求（1）該油品流過15m管長時因摩擦 阻力而引起的壓強降Pf為多少？（

37、 2）若流量加大為原來的3倍，其它條件不變，在求直管阻力hf，并與（1）的結(jié)果進行比較。取鋼管壁面絕對粗糙度為0.15mm。解：（1）求丄Pf。必須先求Re,確定流型后才能選用計算公式 求U及Re。36000u 亠二 3600 900 = 1.284 m/s （1 分）A兀2A （0.105）240.105 1.284 9000.075= 1617.8 ： 2000屬滯流（2 分）求，hf及求厶Pfhf64R市T 0.039562U 0.039562150.105（1.284）22= 4.659 J/kg（2 分）：Pf =hf -900 4.659 =4193.1Pa （1 分）（2）題給流

38、量為原來的3倍而其它條件不變，則u=3X1.284=3.852m/s （1分）Re=3X1617.8=4853.44000 屬湍流 （1 分）應(yīng)據(jù)Re值及 /（值查莫狄圖求（上冊P44圖1-24）相對粗糙度 /d=0.15 乂10.105=1.43 10-3 及 Re=4853.4查出入=0.0215 （1分）hf2U 0.02152150.105（3.852）22= 22.79 J/kg（1 分）（2）題阻力與（1）的結(jié)果比值為： 絲空=4.892說明對粘度大的流體，不應(yīng)4.659選大的流速。（2分）（共13分）第一章習(xí)題66:用內(nèi)徑為200mm的管子輸送液體，其 Re準數(shù)為1750,流動類

39、型屬滯流。 若流體及其流量不變，改用內(nèi)徑為 50mm的管子，求：（1） Re （2）判斷流動類 型。解：求：（1） Re當(dāng)液體不變時，p、卩也不變；流量不變但內(nèi)徑變化，則此時有：Vsd? *二常數(shù)，所以u ，引起u、Re均發(fā)生變化。（2分）若原來的量4d2用下標1，改變內(nèi)徑后的量用下標2Re1 _丄d1u1 d1d22: d250Re2d2U2 d2U2d2d12d1200所以，Re2=4Re1=4 X1 750=7000（1分）d1U1（2） 70004000,流型屬湍流。（1分）1（4 分）4（8分）第一章習(xí)題67：用離心泵將貯水池中的水送到高位槽中水池液面與高位槽液面間的垂直距 離為35

40、m，定態(tài)流動。輸水管直徑為 165X 4.5mm管路中直管總長為1300m， 所有局部阻力的當(dāng)量長度為50mo若泵的流量為100m3/h，泵的效率為65%，摩 擦系數(shù)入可取為0.02,水的密度取1000kg/m3o求：泵的軸功率N （kw）。1解：（1）取水池液面為1-1截面，且定為基準水平面。取高位槽液面為2-2截面, 如圖所示。（3分）（2）在兩截面間列出柏努利方程：2 2（2 分）UiRU2 亠 P2ZigWe = Z2ghfi o2 - e 2 :各量確定：Z1=0, Z2=35m, UiM0 U2Q Pi = P2=0 （表壓），We待求，必須先求 出h-2及u。（2 分）（3）求u

41、及藝h-2100u = *3600 = 1.453m/s （1 分）A 兀2（0.156）24-h f1 J2（2 分）1 ref.。？ 1300 50（453）2 2.7J/kg d 20.1562（4）求We、CDs及N。 把各有關(guān)量代入柏式可求出 WeWe=Z2g+藝h-2=359.81+182.7=526.05J/kg （1 分）二vs p =100/3600 x 1000=27.78kg/S 分）Wes 526.05 27.78 =22483 ： 22.5 kw （1 分）0.65（共 13 分）第一章習(xí)題68:每小時將2X104kg的某種水溶液用泵從反應(yīng)器輸送到高位槽（見附圖）。在

42、 操作條件下的水溶液的平均密度為 1073kg/m3,粘度為0.63 X0-3pas。反應(yīng)器液 面上方保持2.67 X 04pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為 76 x 4mm的鋼管，總長為50m，取管壁絕對粗糙度為0.3mm。管路上裝有全開閘閥2個， 孔板流量計1個（局部阻力系數(shù)為4）,標準彎頭5個，反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出 口的垂直距離為15m。今在庫房里有一臺備用的離心泵，其效率為66%，軸功率為3.71kw，試計算該泵的軸功率能否滿足要求。解：（1）要驗算（核算）泵的軸功率是否能夠滿足生產(chǎn)要求，應(yīng)根據(jù)輸送情況計 算出we、N，然后再進行比較。（1分）（2）取反應(yīng)器液面為1-1截面

43、，且定為基準水平面，取管路出口內(nèi)側(cè)截面為2-2, 如圖示。（3分）（3）在兩截面間列出柏努利方程：f1 _2（2 分）旦 we =z2g 吒旦匕h p e 232 p各量確定：Z1=0，z2=15m， U1M0 U20 P1 表=-2.67 W4Pa，P2表=0，p =1073kg/rri （2分）2 104求 U2：上=-36001.43m/s（1 分）d2 t （0.068）2 107344（4） 求 We、Zhf1先求1hf1_2l + y l2九2 乂 - 亠1）牛 （1分）d2求入:Re0.068 1.43 10730.63 10= 1.66 1050.0044（0.5 分）d 68

44、由教材P44圖1-24查出摩擦系數(shù) 入=0.03 （1分）求各管件、閥門的當(dāng)量長度 XL:查教材上冊P49圖1-27閘閥（全開）2 個: 0.45 H0.9m標準彎頭5個：2.2爲(wèi)=11m（1分）而工E =進傘E孔板=0.5+4=4.5（0.5分）2所以“心=（0.03500.9 114.5） 空 32.52 J/kg （1 分）0.068 2把各量代入柏式，可求出 weu22P2 -P1（1.43）22.67 1041073we =z2g- 一 Zhf 1 _2 =15 9.8132.52=205.6J / kg（2分）（5）求N及核算庫存的泵軸功率能否滿足要求2。04weN = enWs2

45、05.6 -3600 =1730.6w =1.73kw ： 3.71kw，故庫存的泵軸功率能 0.66（2分）（共19分）69:滿足要求 第一章習(xí)題某工廠從水塔引水至車間，管路為 114X 4mm勺鋼管，管路中直管總長度 為25m。水塔內(nèi)液面維持恒定，并高于排水管口 12m，水塔液面及管子出口均通 大氣，試求水溫為 20 C時管路的輸水量為多少m3/h ? 20 C時水的密度為998kg/m3，粘度為1.005 X0-3Pas,關(guān)閉絕對粗糙度&為0.1mm。解：（1）取水塔液面為1-1截面，排水管出口內(nèi)側(cè)為 2-2截面，以水管出口中 心線所在平面為基準水平面，如圖所示。（3分）（2）在兩截面間

46、列出柏努利方程：W2P亠- 亠52 +丘+環(huán)2 （2分）2丁P +uF=Z2g + 2各量確定：Z1=12m，Z2=0，h-2待求，代入柏式可得：2（3） 12 9.81工虬帀2及邛22ZigUlM0 U2=U, We=0, （2分）Pi=P2 =0 （表壓）,p =998kg/r?i,丨lie/u *d212 9.81 旦2212525 u+ 人x 0.106 2150u2）0.106 2可得:12 2 9.81150 彳 .10.106235.4414151（A）式（3分）（4）試差法 在上述（A）式中，有兩個未知數(shù)（u和入），一般可用試差法求u。先設(shè)一個 入值（按一般規(guī)律），代入（A ）

47、式中，算出u值，再求出Re值，從入Re關(guān)系曲 線可查出入值，若查出的入值與所設(shè)的入值相接近，貝M假設(shè)的入值可用。否則應(yīng) 重設(shè)一個入值，重復(fù)上述計算。 管內(nèi)流體湍流時，內(nèi) 入值一般在0.020.03（輸送液體時）。先設(shè)入=0.02代入式（A ）中，得:235.441415 0.02 1:2.83m/s（2分）求Re0.106 2.83 9981.005 10B（1 分）而 01 =0.00094 （1 分） di 106查教材上冊P44圖1-24得入=0.0207與假設(shè)值相接近，也可不在重算。（1 分） （若要進行第二次試算，可再重設(shè) 入=0.0207代入（A）式中，算出u=2.79m/s, 算出Re=2.93 X05,查圖1-24可得入=0.0206與假設(shè)入值很接近）（5）可按u=2.79m/s來計算輸水量vh：23vh（0.106） 2.79 3600 =88.59m /h4若按u=2.83m/s來計算VhVh（0.106） 2.83 3600 =89.86m /h （2 分） （共 17 分）4第一章習(xí)題70:將密度為850kg/m3的油品，從貯槽A放至B槽，兩槽液面均與大氣相通。 兩槽間聯(lián)接管長為1000m （包括直管長度和所有局部阻力的當(dāng)量長度），管子直 徑為0.2